公 磊，姚春發(fā)

(1.佩思國際科貿(mào)(北京)有限公司，北京 100027；2.萊歇研磨機(jī)械制造(上海)有限公司，上海 201901)

0 前 言

粉塵是指懸浮在空氣中的固體微粒，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定，粒徑小于75 μm的固體懸浮物定義為粉塵。工業(yè)粉塵是PM2.5的重要來源，大氣中過多的工業(yè)粉塵會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人們健康造成嚴(yán)重的危害。這些粉塵很容易讓人得塵肺病、矽肺病甚至是中毒性肺炎或肺癌，降落在植物葉面會(huì)阻礙植物的光合作用，抑制其生長。隨風(fēng)擴(kuò)散到附近的村莊和農(nóng)田，會(huì)嚴(yán)重危害到居民的健康和農(nóng)作物的生長。

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提升，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，越來越多的環(huán)境污染的出現(xiàn)，近年來，我國對(duì)于環(huán)境的保護(hù)也越來越看重。2017年2月17日，環(huán)保部發(fā)布《京津冀周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》，對(duì)“2+26”城市空氣質(zhì)量改善情況實(shí)施按月排名，按季度考核。生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《2019年全國大氣污染防治工作要點(diǎn)》，明確提出要深入開展大氣環(huán)境綜合管理、穩(wěn)步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、加快優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、積極應(yīng)對(duì)重污染天氣、夯實(shí)大氣環(huán)境管理基礎(chǔ)等重要工作。可見，當(dāng)前政策對(duì)大氣污染物排放控制的要求越來越嚴(yán)格，過去存在的無除塵或虛假除塵的企業(yè)將會(huì)難以生存。

砂石骨料生產(chǎn)線基本是由破碎、篩分、整形、選粉或洗砂以及輸送等作業(yè)單元組成，生產(chǎn)過程中各作業(yè)單元均會(huì)產(chǎn)生大量粉塵。為確保生產(chǎn)時(shí)車間內(nèi)干凈整潔，破碎機(jī)、篩分機(jī)、整形機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)站及輸送設(shè)備等關(guān)鍵點(diǎn)均無揚(yáng)塵外泄，粉塵經(jīng)收塵器過濾后的排放濃度滿足《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4915—2013)和《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16297—1996)的要求，本文將從設(shè)計(jì)角度對(duì)生產(chǎn)線各作業(yè)單元的收塵進(jìn)行簡要解析。力求憑借合理的除塵器選型、優(yōu)異的車間布置和收塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，達(dá)到最優(yōu)的粉塵控制效果。

1 收塵器型式的選擇及要求

工業(yè)用收塵器類型通常為氣箱脈沖布袋收塵器、電收塵器和濕式收塵器三種。由于生產(chǎn)線為礦石破碎及輸送的物理變化，沒有熱工制度和高溫?zé)煔獾呐欧?，不考慮電收塵器；同時(shí)考慮到濕式除塵器需要消耗水資源，排出的污水(帶沉渣)需要處理，冬季除塵器容易結(jié)冰等因素，設(shè)計(jì)時(shí)選擇氣箱脈沖布袋收塵器。氣箱脈沖布袋收塵器具有以下優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)成本低，價(jià)格便宜；②阻力較小，一般壓力損失為1 000～1 700 Pa；③除塵效率高，凈化后的排放氣體含塵濃度可控制在10 mg/m3甚至以下；④生產(chǎn)操作簡單，技術(shù)要求比電收塵器和濕式收塵器低；⑤附屬設(shè)備少，布置簡單，投資省，使用成本低；⑥對(duì)粉塵適應(yīng)性好，對(duì)于酸性、堿性以及其他腐蝕性氣體均能適應(yīng)。

根據(jù)《水泥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4915—2013)重點(diǎn)地區(qū)企業(yè)大氣污染物特別排放限值的要求(見表1)，設(shè)計(jì)選型時(shí)要求收塵器的排放濃度≤10 mg/m3。

表1 大氣污染物排放濃度限值 單位：mg/m3

為保證收塵器的使用效果和運(yùn)轉(zhuǎn)率，設(shè)計(jì)要求收塵器花板加工方式采用激光切割，濾袋采用滌綸針刺氈覆膜濾袋，克重≥550 g/m2，脈沖閥和PLC控制柜都采用品牌的，過濾風(fēng)速<0.9 m/min。

2 收塵器規(guī)格選型

收塵器的規(guī)格是根據(jù)所需要的收塵風(fēng)量選取的，收塵風(fēng)量應(yīng)滿足維持生產(chǎn)中的無污染操作。影響收塵風(fēng)量大小的因素很多，純理論計(jì)算很難得到一個(gè)切合實(shí)際的計(jì)算模型，所以實(shí)際設(shè)計(jì)中都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)。表2～5是根據(jù)某大型水泥集團(tuán)的設(shè)計(jì)規(guī)范，并結(jié)合筆者10多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的關(guān)于不同種類設(shè)備的收塵風(fēng)量的經(jīng)驗(yàn)值。

表2 皮帶機(jī)收塵風(fēng)量表

表3 破碎機(jī)收塵風(fēng)量表

表4 篩分機(jī)收塵風(fēng)量表

表5 板式給料機(jī)收塵風(fēng)量

以上僅是不同種類、不同規(guī)格設(shè)備的收塵風(fēng)量的經(jīng)驗(yàn)值，實(shí)際上影響收塵風(fēng)量的因素還有很多，比如輸送物料的種類、濕度、粒度、轉(zhuǎn)運(yùn)落差等。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，還要綜合考慮以上因素，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整收塵風(fēng)量的大小和收塵點(diǎn)的負(fù)壓。本項(xiàng)目解析主要是破碎及輸送系統(tǒng)的收塵設(shè)計(jì)，輸送物料基本以塊狀物料為主，粉料較少，物料水分常年在3%左右，故收塵風(fēng)量選型直接參用表2～5中的經(jīng)驗(yàn)值。若輸送物料以粉料為主，收塵風(fēng)量需要適當(dāng)增加1 000～1 500 m3/h；若輸送物料水分常年在10%左右，收塵風(fēng)量考慮0.7左右的修正系數(shù)；若輸送物料水分常年在15%甚至以上，可不設(shè)收塵。

3 收塵風(fēng)管的設(shè)計(jì)

收塵風(fēng)管的合理設(shè)計(jì)是保證收塵效果的重中之重。關(guān)于收塵風(fēng)管的設(shè)計(jì)，需要首先說明的是收塵風(fēng)管不同于通風(fēng)風(fēng)管，設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必要避免橫平豎直，否則，水平段會(huì)慢慢積灰直至管道堵塞。收塵風(fēng)管的設(shè)計(jì)主要有3個(gè)要素：風(fēng)管角度、管內(nèi)風(fēng)速和管道布置。

3.1 風(fēng)管角度

結(jié)合Heidelberg水泥集團(tuán)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和筆者以往項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為避免風(fēng)管內(nèi)粉塵沉積，設(shè)計(jì)傾斜段上行風(fēng)管的角度要≥45°，下行風(fēng)管的角度要≥35°。若高度和空間允許的情況下，上行風(fēng)管的角度最好≥50°，下行風(fēng)管的角度最好≥45°。

3.2 管內(nèi)風(fēng)速

管道內(nèi)風(fēng)速過低，粉塵會(huì)沉積在管道內(nèi)，若風(fēng)速過高，則會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)阻力過大，致使收塵效果變差，風(fēng)機(jī)電耗增加。普通收塵管道內(nèi)最適宜的風(fēng)速為14～16 m/s，本項(xiàng)目統(tǒng)一按照14 m/s設(shè)計(jì)，對(duì)傾斜角度小于60°的風(fēng)管，按照16 m/s設(shè)計(jì)。

3.3 管道布置

管道布置包含一臺(tái)收塵器所對(duì)應(yīng)的收塵點(diǎn)的數(shù)量、分叉管的設(shè)計(jì)、收塵風(fēng)罩的設(shè)計(jì)、風(fēng)管轉(zhuǎn)彎彎頭的設(shè)計(jì)以及收塵點(diǎn)設(shè)置的位置等。合理的管道布置是保證揚(yáng)塵被順利吸入收塵器的首要前提，同時(shí)也是保證收塵效果和管道使用壽命(避免管道被磨穿)的重要因素。

為保證收塵效果，一臺(tái)收塵器所對(duì)應(yīng)的收塵點(diǎn)數(shù)量不宜超過4個(gè)，通常設(shè)置2～4個(gè)。收塵是靠收塵風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓將揚(yáng)塵點(diǎn)的粉塵通過收塵風(fēng)罩和管道吸入收塵器來實(shí)現(xiàn)的，要保證各收塵點(diǎn)的收塵效果，就要保證每個(gè)收塵點(diǎn)的負(fù)壓≤-100 Pa且各點(diǎn)負(fù)壓盡量一致。若其中一個(gè)收塵點(diǎn)的負(fù)壓較其他點(diǎn)低很多，則此點(diǎn)吸力就會(huì)高于其他點(diǎn)很多，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量大部分就會(huì)從此收塵點(diǎn)進(jìn)入管道和收塵器，導(dǎo)致其他收塵點(diǎn)風(fēng)量偏小，收塵效果變差，因此管道內(nèi)風(fēng)量大風(fēng)速高，管道磨損大，管道使用壽命短。因此，管道布置時(shí)要避免此情況的發(fā)生，一臺(tái)收塵器只收2～4個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)，通過在各收塵支管上設(shè)置手動(dòng)蝶閥，各收塵點(diǎn)的負(fù)壓平衡簡單好調(diào)節(jié)，能最大程度地保證收塵效果。

分叉管在收塵管道布置中不可避免，兩個(gè)或多個(gè)收塵點(diǎn)的支管在交匯到一起時(shí)，如何保證交匯點(diǎn)和交匯后管道內(nèi)氣流的順暢，減小管道內(nèi)的阻力，對(duì)保證收塵效果也至關(guān)重要。對(duì)常見的分叉管，推薦設(shè)計(jì)形式見圖1。

圖1 分叉管推薦設(shè)計(jì)形式

設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量保證各支管與主管的夾角≤30°，各支管與交匯后主管內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)相同。

收塵風(fēng)罩即收塵點(diǎn)的罩子，設(shè)計(jì)時(shí)原則上以收集揚(yáng)塵點(diǎn)揚(yáng)起的粉塵為主，收塵風(fēng)罩尺寸由收塵風(fēng)量和捕獲速度決定，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量罩住整個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)，使揚(yáng)塵區(qū)域在罩子內(nèi)且罩子內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài)，從而避免粉塵向外逃逸。收塵風(fēng)罩內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)<3 m/s，以避免高風(fēng)速帶起粗顆粒。收塵風(fēng)罩推薦設(shè)計(jì)形式見圖2。

圖2 收塵風(fēng)罩推薦設(shè)計(jì)形式

風(fēng)管彎頭轉(zhuǎn)彎半徑盡量設(shè)計(jì)為1.5～2D(D為風(fēng)管直徑)，應(yīng)避免風(fēng)管直折和銳角折，以減少風(fēng)管阻力和轉(zhuǎn)彎處的磨損。

收塵點(diǎn)設(shè)置的位置即收塵風(fēng)罩設(shè)置的位置，收塵風(fēng)罩設(shè)置在揚(yáng)塵區(qū)域上方并包含住揚(yáng)塵區(qū)域才能最大程度地發(fā)揮作用。對(duì)于轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)，收塵風(fēng)罩宜設(shè)置在落料點(diǎn)沿料流方向1.5～3 m位置處，要避免出現(xiàn)逆料流方向設(shè)置吸風(fēng)罩的情況。具體位置可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，若受料皮帶帶速高，可適當(dāng)加大收塵風(fēng)罩至落料點(diǎn)的距離，反之亦然。

4 總 結(jié)

理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合才能創(chuàng)造出優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，希望本文提到的理論和一些經(jīng)驗(yàn)可以在設(shè)計(jì)中給類似項(xiàng)目提供借鑒，為減少工廠的粉塵排放，降低環(huán)境污染做出一份貢獻(xiàn)。

[ID:013557]